2007年4月4
由传统土木工程师关心大局,但有些调整他们的愿景,放大解决时间问题我们不能用肉眼看到的,像小骨折聚合物、硅或蛋白质的分子结构。
这项工作包括理解材料的力学——它能够承受拉、扭和沉重的负荷,在原子水平。但课堂教学技术在短时间内不存在——直到现在,。
IAP期间教育实验表明,学生可以学会复杂的原子论的建模技术应用到传统材料研究几类,预付款可以显著改变土木工程师学会模型材料的力学性能,为行业提供巨大的利益。亚博网站下载
“采取一种原子论的方法研究材料的设计和分析提供了机会让显著改善材料的强度、可靠性和可持续性,亚博网站下载”马库斯·比勒说,助理教授土木与环境工程系与现年Ceraj合作,软件开发人员在麻省理工学院的教育信息技术办公室(OEIT),准备新的仿真技术。
“虽然科学家在他们的研究中往往依赖于量子力学的材料,工程师们倾向于使用更传统的连续介质方法,依靠经验参数模型过程,如裂纹形成,不考虑在原亚博网站下载子尺度的机制产生这些现象,“比勒说。
然而,混凝土桥梁的裂缝并不开始长,参差不齐的疤痕;它开始作为一个振动在原子尺度和进展。
工程学生通常学习典型负重问题在第一年的大学生活,但是他们不学习材料的反应部队在更大的尺度上与它的结构和机制在原子水平。比勒所面临的问题是找到一个方法来教学生模型材料的原子反应不太困在一个计算机程序的复杂性。
这就是Ceraj, OEIT倡议走了进来。“我们希望减少操作雾和帮助学生专注于他们学习的话题没有结结巴巴新的软件工具,“Ceraj说。
比勒和Ceraj使用web接口称为GenePattern,屡获殊荣的软件程序开发在2004年由麻省理工和哈佛大学的一个小组,以帮助科学家执行基因表达分析。Ceraj GenePattern之间创建一个接口和软件代码比勒使用在自己的研究。接口,导数StarGP Ceraj调用的应用程序,还提供了一个简单易用,非常准确的建模工具材料极限荷载作用下的行为。亚博网站下载
“我们正在扩大StarGP的使用在不同的领域:土木与环境工程、材料科学与生物学、“Ceraj说。亚博网站下载亚博老虎机网登录“每个学科都有不同的挑战,但它为我们提供了机会,把最新的研究工具,本科生和研究生。”Ceraj collaborates with Jill Mesirov and Michael Reich at the Broad Institute in his work with StarGP. Mesirov and Reich are part of the original GenePattern development team.
在课程1.978(从纳米到宏观:介绍原子论的建模技术),Ceraj和比勒向学生介绍新原子论的模拟程序取得了巨大的成功。使用web接口的方法,他们发现当学生学会基本的原子论的快速建模,然后应用该技术预测硅的机械性能,铜纳米线和一个叫波形蛋白的结构蛋白,在稳定中扮演着关键角色真核细胞变形。
以前,这种模拟需要学生学习Linux工作站的技术细节之前,他们可以得到数值方法的核心。与web界面,学生只需输入几件关键信息,材料将如何拉,推或扭曲,该项目将准备一个精确的模拟视频。例如,一个视频展示了一个断裂一侧的一小块硅直道,直到它劈开材料。另一个演示了一个波形蛋白的蛋白质被两端从紧密纠结,直到它展开成一个长字符串。
作为类的结果,学生不仅学会了原子论的快速模拟,一些已经采取了它自己的应用程序。
人士米歇尔Hyers世卫组织正在向机械工程博士学位,把类找到更准确的在小范围的建模方式。“我的研究涉及建模在微观和纳米自组装,但是我们目前使用宏观尺度理论与各种假设来描述系统,”人士说Hyers。“由于这门课,我与比勒教授合作成立了一个工作在一个更精确的模型,我们的系统比我们目前的近似方法。”
“这是最好的麻省理工类迄今为止我经历的吸引人的内容,以及优秀的教学,”人士说Hyers。
比勒计划明年春天使用这种方法来教一节课程1.021 j(介绍建模与仿真),本科类提供了仿真技术的概述。这个话题会让大学生接触最先进的原子论的建模方法教下一代工程师如何通过想小事产生很大的影响。
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